针对我国城市污泥堆肥过程中污染气体排放量大,堆肥产品质量不稳定、出路不佳等问题,从碳的保存与开发利用的角度出发,本文以污泥和玉米秸秆为堆肥原料,研究堆肥工艺条件和不同种类堆肥添加剂对堆肥过程中污染气体排放以及堆肥腐殖化程度的影响,筛选出腐殖化程度高同时污染气体排放量少的污泥堆肥最佳工艺。在此基础上,以腐熟污泥堆肥为原料,通过工艺条件的优化,制备污泥堆肥纳米腐植酸,并对其结构性能及农用效果进行研究。最终形成污水处理厂污泥好氧堆肥及纳米腐植酸制备一体化工艺。主要研究结果如下:（1）通风可以显著影响堆肥腐殖化进程及污染气体排放。中等通风(0.24 L·kg-1DM·min-1)条件下堆肥胡敏酸含量及胡富比最高,低通风(0.12 L·kg-1DM·min-1)条件下氨气排放量少但是温室气体排放量较大,高通风(0.36 L-kg-1 DM·min-1)条件下有机物降解最慢。（2）添加剂对堆肥腐殖化进程有一定的影响,但是影响并不显著。添加过磷酸钙和磷石膏可以降低NH3和CH4的排放,但是磷石膏会增加N2O的排放。磷石膏、过磷酸钙和VT微生物菌剂的添加可以分别减少堆肥过程13.4%、44.3%和18.4%（7.7、25.4和10.5 kgCO2-eq·t-1DM）的温室气体排放。添加双氰胺和氢醌可以显著降低N2O排放。与不加添加剂相比,过磷酸钙和氢醌双氰胺联合使用可以减少80.2%（43.9 kgCO2-eq·t-1DM）的温室气体的排放。菌剂可以显著加快堆肥矿质化进程,过磷酸钙的添加可以加快堆肥腐殖化进程。（3）采用碱浸提配合高剪切方法（剪提一体化）制备腐植酸过程中影响纳米腐植酸粒径大小的因素依次为:反应时间、剪切速度、碱液浓度、反应温度、表面活性剂添加量、酸析时间和固液比;通过正交试验得出污泥堆肥纳米腐植酸制备的最佳工艺为:碱液浓度0.35 mol·L-1,固液比1:20,反应温度50℃,剪切速度24500 r·min-1,反应时间23 min,表面活性剂用量0.45%,酸析时间3.7 h。与污泥堆肥普通腐植酸相比,所得纳米粉体粒径可达70 nm之下,粒径分布窄且均匀,具有良好的耐热性能。（4）纳米腐植酸及普通腐植酸均可以促进水稻幼苗生长,纳米腐植酸对水稻幼苗生长的促进作用要优于普通腐植酸,且添加1～2 mmol C·L-1的纳米腐植酸对水稻幼苗生长的促进作用最大。添加0.5～4 mmol C·L-1的腐植酸类物质并不会使水稻幼苗发生脂质过氧化反应。（5）以污水处理规模为10×104 m3·d-1,污泥产生量为150 t·d1的污水处理厂污泥处理设计为例,污泥全部进行好氧堆肥,腐熟堆肥70%用作园林绿化有机肥,30%用于纳米腐植酸制备,该过程一次性基础设施投资为1859.08万元,运营与管理成本为2933.55万元·yr-1,每年可以产生14904t的有机肥及800 t的污泥堆肥纳米腐植酸产品,腐熟堆肥和纳米腐植酸肥料每年总产出为4392.3万元。并且污泥堆肥及其纳米腐植酸制备一体化工艺可以产生良好的生态环境效益。